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风雨过后见彩虹
马文辉 时光飞逝，从2009年4月申请“上海大学生创新活动计划项目”到即将到来的项目结题答辩，不知不觉中一年的时间已经过去。在过去的一年中，我们组内三人在导师的指导下克服了实验中的多个问题，较为圆满地完成了创新项目《高效隔声薄膜的穿孔吸声结构性能研究》的既定目标。通过创新项目的实践，我们也收获颇多，在创新思维和创新实践方面有所提高。在此，谨对我在项目研究中承担的工作、发挥的作用，以及在能力培养和素质提高方面的体验和收获略做总结。 众所周知，噪声会给人带来许多危害，如损害听力、干扰人们的交谈和思维、诱发心脏病及脑淤血等严重疾病。但由于环境噪声污染源的多变性以及噪声频谱的复杂性、传播形式的不确定性，导致了控制技术上的复杂性和装备上的难普适性；再加上声学结构设计中的科学性，材料选用的合理性等诸多因素影响，因此现有的众多类型的噪声控制工程效果均难尽人意。其中问题的关键是如何针对噪声的特点（发生源、传播途径以及频谱特性）选择适宜有效的材料，并科学合理地进行结构设计。通常所采用的吸声处理技术是材料和结构的组合，而吸声结构和材料的组合设计和优化又是其中的关键。鉴于此，本项目决定采用上海交通大学环境科学与工程学院自主设计并研制的具有优异隔声功能的类离聚体隔声功能 (GSGN) 材料（ 本创新项目主要研究内容分以下几部分： 1. 自主设计并制作吸声结构（类正弦结构、类正弦开洞结构等）； 2. 对所制得的柔性薄膜结构与四种常用的面板相组合，用驻波管法进行吸声性能测试，检验其吸声性能的优良程度，并与空腔时进行比较； 3. 分析数据并查找理论根据，从理论上分析所设计的结构性能优劣的原因； 4. 在pro/E中构建设计出的吸声结构模型，导入Ansys中进行有限元分析，探究该结构的吸声原理，验证实验结果，同时用于指导模型的进一步优化与设计。 我在该项目研究中所承担的工作主要体现在前三个阶段：与组长合作设计并制作吸声结构、测试上述结构的吸声系数以及与队友共同进行理论分析。最后一部分“软件分析”主要由组内的陈银川同学负责，另外两人帮忙查询相关资料。下图即实验中与队友共同制作的两种吸声结构（有 另外，实验装置如下图所示。需二人同时操作：一人操作电脑软件，另一个人在装置旁匀速缓慢拉动小车。 此次创新项目的进展总体来说比较顺利，除了实验前期有点问题——由于所用声望软件的参数设置有问题，致使刚开始一个月的数据全部有误。在对测试软件重新设置后，顺利完成了后期的数据测试。同时在实验中解决了结构定型、测试软件参数设置等多个问题。另外，实验中还有意外的收获：在同学的帮助下对实验仪器进行了改善，从而使得一个人可同时操作软件和控制小车的进退，提高了效率。 此创新项目主要结论如下： a. 不同腔深和不同面材料对于传统吸声结构的吸声性能的影响 （1）腔深的变化对吸声峰的位置有较大的影响：随着腔深的增加，吸声峰的位置向着低频方向移动； （2）不同的面材料对吸声峰峰值大小和整体吸声结构有着较大影响，在本次实验所用到的四种面材料中，铝纤维的吸声性能最为突出，而泡沫铝的则最差。 b. 柔性薄膜结构较之传统吸声结构在性能上的优越性，以及不同腔深和不同面材料对于柔性薄膜结构的吸声性能的影响 （1）新结构的吸声性能相比传统吸声结构有显著的提升：吸收峰峰值向低频移动，吸声频带更宽，完全符合绪论中提到的关于变腔深的理论； （2）新结构的吸声性能受腔深的影响很没有规律性，主要突出的是 （3）新结构的吸声性能受不同面材料的影响不如传统吸声结构的大，可见其在性能整体超越传统结构的同时，对面材料的要求也比传统结构要低。四种面材料中，铝纤维的性能最为出色。 同时针对上述实验结论进行了一定的原理分析（详见“项目研究论文”）。 在创新实验的这一年中，项目组成员和导师齐心合力，自行设计了多种吸声结构并完成了相关实验数据测试工作。同时将实验结果与理论分析结果对比，得到了各结构的吸声特性，期间还解决了软件设置方面的问题。通过这次创新实践，我也收获颇多： 1.更加培养了创新精神。 与以往单纯实验不同，该项目设计思路、方案步骤都要靠查阅资料以及和老师、组员相互探讨得来，在新型结构的设计方面更是如此：初始阶段完全不知道应该设计何种的复合吸声结构，后来在蔡俊老师的指导下设计出来了最初的类正弦结构，在完成对类正弦结构的吸声系数测定后我们又发散思路，猜想能不能在此基础上开洞，以期通过增长声波的传播路径来增大吸收……一步步走来，我们的思路也越来越广阔，创新能力得到锻炼提高。 2.准备越充分，实验越顺利。 俗话说：磨刀不误砍柴工。一步一个脚印就不必从头再来。四月份我们在软件设置方面的失误，使我们无谓地浪费了一个月的宝贵时间。如果我们实验伊始就仔细检查各参数设置，而不是马上投入到测试数据中，可能我们的实验会更加顺利。另外，充分的知识储备、材料储备、方法准备等同样能使实验更加得心应手。 3.交流是最好的老师。 在实验中，最忌闭门造车。与同伴交流，我们更有效率地合作；与导师交流，我们设计出了更有效的吸声结构；与同学交流，我们解决了仪器问题，节省了人力。 4.记录要真实详尽。 该项目实验的一大“特色”就是数据量大，如果不尽可能详尽地记录就有可能日后将其混淆，不能准确地进行数据分析。另外，实验难免会有误差出现，此时务必要保证记录的真实性，不可只将“自认为”正确的数据记录下来。实验中正因为保证了数据记录的真实性，我们才发现了问题所在并尽早地解决了软件参数设置的问题。客观、真实、详尽的记录是一笔宝贵的财富。 5.面对实验中的困难时调整好心态，把握心理优势。 在实验，特别是创新或探索中实验中，遇到难题在所难免，此时最重要的就是不能沮丧。失败乃成功之母。此时应多与队友交流，分析可能导致失败的原因并在后面的实验中尽量避免，吸取教训再投入到实验中去。 总之，在过去的一年中，我们在和导师不定期地交流、探讨的同时，有条不紊地合作进行实验，充分发挥主观能动性，顺利地解决了出现的问题并取得了不错的实验成果。 上海大学生创新活动计划，其主要目的是鼓励学生勇于尝试，将自己创新性的想法通过动手实验加以验证。因此，每当我们得到的数据与设想相吻合时，总会令我们激动开心；而当两者有偏差时，我们会更加认真地分析并查阅资料，直到肯定数据的可靠性。记录本上的数据，一系列的表格图像……这些都是我们长期努力的最好回馈。 最后，特别感 |
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